作為規(guī)則改變者，阿里數(shù)據(jù)庫(kù)的研究本身也是一條艱辛的道路。
文 | 王剛
1970 年，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之父、IBM研究員E.F.Codd發(fā)表了一篇名為《A Relational Modelof Data for Large Shared Data Banks》的論文，首次提出了關(guān)系模型的概念，并成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的主流，這是數(shù)據(jù)庫(kù)歷史上的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，今天，我們看到的主流數(shù)據(jù)庫(kù)幾乎都是圍繞這一模型做研究。
1976年，霍尼韋爾公司（Honeywell）開發(fā)了Multics Relational Dat a Store，開啟了商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)代。彼時(shí)Larry Ellison（甲骨文創(chuàng)始人）正在一家名為Ampex的軟件公司工作，該公司正為美國(guó)中央情報(bào)局工作。
1977年，Ellison 與 Bob Miner 和 Ed Oates創(chuàng)辦了一家名為軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（Software Development Laboratories，SDL）的計(jì)算機(jī)公司(Oracle前身)，并在創(chuàng)辦后的第三年里推出了第一個(gè)商用SQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
1983年，IBM終于將DB2帶入了商業(yè)市場(chǎng)；軟件巨頭微軟在1989年推出了另一個(gè)明星產(chǎn)品SQL Server。
自此，傳統(tǒng)商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)幾乎成為這些企業(yè)的專利，壟斷了整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)行業(yè)市場(chǎng)。
興起于2000年左右的開源數(shù)據(jù)庫(kù)是一種改變游戲規(guī)則的嘗試，而由云廠商主導(dǎo)的云原生數(shù)據(jù)庫(kù)則是將這種“改變”推向了高潮。
2014年，AWS發(fā)布了業(yè)內(nèi)首個(gè)云原生的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Aurora；2017年9月，阿里云在國(guó)內(nèi)率先發(fā)布了自主研發(fā)的云原生數(shù)據(jù)庫(kù)POLARDB，在2018年4月正式商用。
作為規(guī)則改變者，阿里數(shù)據(jù)庫(kù)的研究本身也是一條艱辛的道路。
如何看待數(shù)據(jù)庫(kù)云服務(wù)的未來(lái)？阿里有哪些核心的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品？在阿里云十周年北京峰會(huì)上，雷鋒網(wǎng)與ACM 杰出科學(xué)家得主、達(dá)摩院數(shù)據(jù)庫(kù)與存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人李飛飛展開了對(duì)話。
此李飛飛非彼李飛飛，他究竟何許人也？在達(dá)摩院的官網(wǎng)上，對(duì)李飛飛的介紹是：
猶他大學(xué)計(jì)算機(jī)系終身教授。曾獲ACM、IEEE、Visa、Google、HP、華為等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，獲IEEE ICDE 2014 10年最有影響力論文獎(jiǎng)、ACM SIGMOD 2016最佳論文獎(jiǎng)、ACM SIGMOD 2015最佳系統(tǒng)演示獎(jiǎng)、IEEE ICDE 2004最佳論文獎(jiǎng)、美國(guó)NSF Career Award、中國(guó)基金委海外重點(diǎn)研發(fā)獎(jiǎng)，2018年ACM杰出科學(xué)家等。擔(dān)任多個(gè)國(guó)際一流學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議的編委、主席。
據(jù)李飛飛介紹，他是2018年5月正式加入阿里巴巴，成為數(shù)據(jù)庫(kù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，并兼任達(dá)摩院數(shù)據(jù)庫(kù)首席科學(xué)家，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)投入到具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)研發(fā)當(dāng)中。他的團(tuán)隊(duì)打磨的產(chǎn)品和技術(shù)包括新一代分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)安全、智能化數(shù)據(jù)庫(kù)等。
目前，李飛飛不僅負(fù)責(zé)云智能數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)業(yè)事業(yè)部，同時(shí)也負(fù)責(zé)達(dá)摩院下面的數(shù)據(jù)庫(kù)與存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，覆蓋了阿里巴巴集團(tuán)數(shù)據(jù)庫(kù)從研發(fā)到業(yè)務(wù)支持再到云上商業(yè)輸出到服務(wù)客戶的整條鏈路。
李飛飛談到，阿里巴巴數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展到今天，并不是一蹴而就的，而是有一段艱難的“破繭成蝶”的摸索期。
第一階段，阿里用的是商用數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)自IBM DB2和甲骨文。
阿里早期是淘寶起家，IBM DB2和甲骨文的數(shù)據(jù)庫(kù)能支持淘寶天貓快速發(fā)展，因?yàn)槟菚r(shí)候核心主航道就是電商，數(shù)據(jù)庫(kù)就是支撐角色出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)阿里集團(tuán)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)的團(tuán)隊(duì)主要就是以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商的角度來(lái)理解問(wèn)題。這一階段持續(xù)到2011年-2012年，彼時(shí)電商業(yè)務(wù)高速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的甲骨文企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的解決方案提出很多挑戰(zhàn)，最明顯的挑戰(zhàn)是成本太高，當(dāng)高并發(fā)互聯(lián)網(wǎng)電商發(fā)展到巨大的規(guī)模，那個(gè)成本將是天文數(shù)字。
第二階段，雙十一誕生后，阿里開始大規(guī)模使用開源數(shù)據(jù)庫(kù)。
很多業(yè)務(wù)邏輯太復(fù)雜，而單純使用甲骨文的弊端也開始顯現(xiàn)，例如有些業(yè)務(wù)場(chǎng)景無(wú)法解決，簡(jiǎn)單依靠請(qǐng)甲骨文的技術(shù)人員到場(chǎng)解決問(wèn)題的方式一是成本高，二是時(shí)效上阿里等不起。這邊出個(gè)問(wèn)題分鐘級(jí)就要恢復(fù)，不要說(shuō)一天了，幾個(gè)小時(shí)幾分鐘都等不起，不可能有些核心問(wèn)題解決不了給甲骨文打電話，廠商派人來(lái)——這個(gè)模式是受到挑戰(zhàn)的，所以阿里巴巴集團(tuán)從2012、2013年后，尤其是雙十一誕生以后，就開始考慮所謂的樸素的業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的邏輯，開始大規(guī)模使用開源數(shù)據(jù)庫(kù)——當(dāng)時(shí)就是利用中間件的形式來(lái)做分布分表。
第三個(gè)階段，阿里云發(fā)展迅猛，自研云原生數(shù)據(jù)庫(kù)誕生。
到了云的時(shí)代，阿里云的業(yè)務(wù)快速發(fā)展，加上在集團(tuán)業(yè)務(wù)里面，傳統(tǒng)的分布分表中間件的解決方案，已經(jīng)不能滿足（簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)可以）業(yè)務(wù)越來(lái)越復(fù)雜以后的挑戰(zhàn)，內(nèi)部自研一款云原生數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)迫在眉睫。POLARDB就順勢(shì)而生了。
資料顯示，POLARDB 是阿里云自研的下一代關(guān)系型云數(shù)據(jù)庫(kù)，100% 兼容 MySQL，存儲(chǔ)容量最高可達(dá)100 TB，性能最高提升至MySQL 的 6 倍，單庫(kù)最多可擴(kuò)展到 16 個(gè)節(jié)點(diǎn)，適用于企業(yè)多樣化的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用場(chǎng)景。POLARDB 采用存儲(chǔ)和計(jì)算分離的架構(gòu)，所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)共享一份數(shù)據(jù)。
POLARDB基于Cloud Native（云原生）設(shè)計(jì)理念，其架構(gòu)示意圖及特點(diǎn)如下：
POLARDB架構(gòu)
POLARDB的特點(diǎn)主要包括：
一寫多讀。采用分布式集群架構(gòu)，一個(gè)集群包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和最多15個(gè)只讀節(jié)點(diǎn)（至少一個(gè)，用于保障高可用）。主節(jié)點(diǎn)處理讀寫請(qǐng)求，只讀節(jié)點(diǎn)僅處理讀請(qǐng)求。主節(jié)點(diǎn)和只讀節(jié)點(diǎn)之間采用Active-Active的Failover方式，提供數(shù)據(jù)庫(kù)的高可用服務(wù)。
計(jì)算與存儲(chǔ)分離。滿足公有云環(huán)境下用戶業(yè)務(wù)彈性擴(kuò)展的剛性需求。數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)（DB Server）僅存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)，而將數(shù)據(jù)文件、Redo Log等存儲(chǔ)于遠(yuǎn)端的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)（Chunk Server）。
此外，POLARDB還具有分鐘級(jí)備份恢復(fù)、秒級(jí)彈性擴(kuò)容能力，100%兼容MySQL 5.6、MySQL 8.0、Oracle、PG等，還可以為Raft協(xié)議提供金融級(jí)高可用服務(wù)。雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))注意到，目前POLARDB已經(jīng)在猿輔導(dǎo)、心動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、百勝軟件、輕松籌等平臺(tái)上應(yīng)用。
但實(shí)際上，POLARDB只是阿里數(shù)據(jù)庫(kù)生態(tài)的其中一個(gè)版塊。
外界眼中那個(gè)“很龐大很復(fù)雜”的阿里數(shù)據(jù)庫(kù)究竟長(zhǎng)什么樣？李飛飛做了簡(jiǎn)單的梳理。他指出，從形態(tài)上來(lái)說(shuō)，分為四個(gè)版塊。如圖。
第一塊：OLTP——關(guān)系型交易型數(shù)據(jù)庫(kù)。包括：POLARDB-X（今年即將推出的POLARDB分布式版本）：分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，橫向擴(kuò)展架構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用于跨IDC多活和雙十一等高并發(fā)業(yè)務(wù)場(chǎng)景；POLARDB——Cloud Native數(shù)據(jù)庫(kù)，基于共享存儲(chǔ)計(jì)算分離架構(gòu)的軟硬件，一體化設(shè)計(jì)、彈性縮擴(kuò)容；MySQL/PG/MSSQL/MariaDB/PPAS——開源及第三方商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
第二塊：OLAP——在線分析類數(shù)據(jù)庫(kù)。包括：AnalyticDB——海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)高并發(fā)在線分析云服務(wù)；Data Lake Analytics——Serverless化的聯(lián)邦數(shù)據(jù)湖交互式分析服務(wù)；TSDB——時(shí)序時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用于IoT/城市大腦等。
第三塊：NoSQL——非結(jié)構(gòu)化及專有領(lǐng)域。包括：GraphDB——高性能分布式緩存系統(tǒng)及基于此的圖數(shù)據(jù)庫(kù)；Redis/Memcache——開源緩存云服務(wù)；MongoDB——文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)等。
第四塊：工具產(chǎn)品。包括：DTS——數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，異構(gòu)多活數(shù)據(jù)同步中心；DBS——數(shù)據(jù)庫(kù)云備份服務(wù)等。
前面已經(jīng)提到，發(fā)展成今天這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)的生態(tài)，阿里經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的探索。李飛飛覺得，這和阿里與生俱來(lái)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)緊密不可分——巨大豐富的場(chǎng)景。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商的做法是，研發(fā)一款數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，讓客戶使用之后進(jìn)行反饋，可以縫縫補(bǔ)補(bǔ)；而阿里內(nèi)部天然具有大量的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，這就形成了一塊巨大的“試驗(yàn)田”，任何一項(xiàng)新技術(shù)都不會(huì)急于在公有云上向客戶輸出，而是經(jīng)過(guò)“內(nèi)部練兵”的方式來(lái)驗(yàn)證和保證可靠性、安全性，這些工作做完之后才會(huì)對(duì)公有云、私有云、混合云的客戶進(jìn)行發(fā)布和提供。
這一點(diǎn)是阿里云、AWS這樣的企業(yè)共同具有的優(yōu)勢(shì)，而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)廠商則并不具備。
今天的阿里數(shù)據(jù)庫(kù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)屬于領(lǐng)先，但在國(guó)際市場(chǎng)怎么看自己的位置呢？
李飛飛同樣有自己的想法。他以原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為例講了講（雷鋒網(wǎng)注：原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)兩大解決方案之一，另一種則是出現(xiàn)地更早的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中間件）。
在世界范圍內(nèi)，原生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)最領(lǐng)先的是Google，它最早提出Spanner，可以做到跨數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)一致性分布式技術(shù)（2009年10月25日，Google提出名為Spanner的遠(yuǎn)景計(jì)劃。該規(guī)劃的原理是一旦流量激增、硬件超負(fù)荷，數(shù)據(jù)就會(huì)在百萬(wàn)級(jí)的數(shù)據(jù)中心中自動(dòng)轉(zhuǎn)移。Spanner：“扳手”，又有“橋梁的交叉支撐”。寓意為：“橫跨數(shù)據(jù)中心，自動(dòng)移動(dòng)與復(fù)制數(shù)據(jù)?！保〨oogle在Spanner數(shù)據(jù)中心里配備了自己的原子鐘和GPS接收器，這些時(shí)間協(xié)調(diào)裝置會(huì)連接到特定數(shù)量的主服務(wù)器，然后再由主服務(wù)器向整個(gè)谷歌網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的其他電腦傳輸時(shí)間讀數(shù)。
李飛飛覺得Google有一個(gè)取巧的過(guò)程，即利用了硬件（原子鐘）。他個(gè)人認(rèn)為阿里巴巴在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)某些領(lǐng)域、某些維度上可能超過(guò)像Google這樣的一些公司在分布式領(lǐng)域的積累。為什么？
“我覺得任何技術(shù)都是業(yè)務(wù)推動(dòng)來(lái)衍生的，只要你有業(yè)務(wù)場(chǎng)景，我覺得你的技術(shù)一定會(huì)逐步發(fā)展到領(lǐng)先。而阿里電商雙十一的場(chǎng)景在世界上都是絕無(wú)僅有的，規(guī)模和并發(fā)量是超過(guò)Google和亞馬遜的，此前亞馬遜做了一個(gè)類似雙十一的活動(dòng)，結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)直接宕機(jī)?！保ɡ卒h網(wǎng)注：此次宕機(jī)事件有可能指的是CNBC報(bào)道過(guò)的亞馬遜因放棄Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致Prime Day宕機(jī) ）
值得關(guān)注的是，李飛飛還透露了兩個(gè)重要的信息：
1、2019年下半年，他們團(tuán)隊(duì)有可能將公布云原生數(shù)據(jù)庫(kù)POLARDB和分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)X-DB合并的最新進(jìn)展，也就是前文提到的POLARDB分布式版本。
2、他們團(tuán)隊(duì)將在2019年的ACM SIGMOD數(shù)據(jù)管理國(guó)際會(huì)議（全球數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域具有最高學(xué)術(shù)地位的國(guó)際性學(xué)術(shù)會(huì)議）上分享雙十一場(chǎng)景下的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)。據(jù)了解，谷歌Spanner、AWS Aurora等都是首先在SIDMOD會(huì)議上發(fā)布的。這實(shí)際上意味著中國(guó)廠商從技術(shù)上與頂級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商站在了同一個(gè)舞臺(tái)上。
“從技術(shù)和商業(yè)角度往前看，我們希望永遠(yuǎn)以業(yè)務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展，而不是閉門造車，研而不發(fā)。我們不說(shuō)領(lǐng)先世界，但我們希望能夠永遠(yuǎn)站在世界的前列，和AWS、甲骨文這些廠商站在技術(shù)和商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)第一陣營(yíng)的位置?！?/blockquote>對(duì)于業(yè)界極為關(guān)注的不同廠商數(shù)據(jù)庫(kù)之間的兼容問(wèn)題，李飛飛一并做了解答。
他表示，阿里將盡可能去兼容現(xiàn)有生態(tài)而不是破壞現(xiàn)在的生態(tài)。業(yè)務(wù)上，阿里會(huì)鼓勵(lì)支持更多中小開發(fā)者以及合作伙伴、生態(tài)合作方能夠圍繞阿里現(xiàn)有的體系去開發(fā)上層的應(yīng)用，維護(hù)管控一系列的工具和人力投入。商業(yè)打法上，阿里會(huì)有專門的支持計(jì)劃推出，面對(duì)金融行業(yè)、政府行業(yè)、新零售行業(yè)重點(diǎn)打造典型案例。當(dāng)雙方數(shù)據(jù)庫(kù)之間有一個(gè)良性循環(huán)，生態(tài)做的足夠大，就可以獨(dú)立發(fā)展自己的生態(tài)。
“當(dāng)我這個(gè)熱帶雨林也長(zhǎng)起來(lái)以后，就是一個(gè)獨(dú)立的熱帶雨林，從你這分叉出去，就是我的目標(biāo)。不過(guò)我們現(xiàn)在還沒(méi)有到那一步，這是我們最終的目標(biāo)?！?/p>
在阿里云北京峰會(huì)當(dāng)天，阿里云發(fā)布了POLARDB v2.0，這是業(yè)界首款兼容Oracle的云原生數(shù)據(jù)庫(kù)。
加入阿里：迎接挑戰(zhàn)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走向更遠(yuǎn)
李飛飛坦言，他也面臨著一些挑戰(zhàn)，但雷鋒網(wǎng)認(rèn)為這也是行業(yè)的一些共性挑戰(zhàn)。
第一個(gè)挑戰(zhàn)是內(nèi)外部的壓力。假如把傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)廠商比喻成汽車制造廠商，專門造車就完事了。而阿里不僅要造車，還要同時(shí)支持集團(tuán)的業(yè)務(wù)、服務(wù)云上的外部用戶——既是制造商又是4S店，既有研發(fā)又有運(yùn)維。
第二個(gè)是混合云的數(shù)據(jù)架構(gòu)帶來(lái)的業(yè)務(wù)上的挑戰(zhàn)。雖然說(shuō)現(xiàn)在云計(jì)算市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，無(wú)論是國(guó)內(nèi)阿里、騰訊、華為還是海外的AWS、微軟Azure，都面臨一個(gè)問(wèn)題——上云不是黑和白、0和1的問(wèn)題，而是有些業(yè)務(wù)可以上云，有些業(yè)務(wù)不上云（仍舊保持傳統(tǒng)IT架構(gòu)），如何保障安全穩(wěn)定高效的混合云部署是有挑戰(zhàn)的。
第三是數(shù)據(jù)的安全隱私保護(hù)，無(wú)論是AWS還是阿里云，這是一個(gè)永恒的話題。
第四是智能化系統(tǒng)的大規(guī)模落地應(yīng)用。現(xiàn)在系統(tǒng)形態(tài)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，運(yùn)維挑戰(zhàn)越來(lái)越高，依靠人力投入不是一個(gè)最佳選項(xiàng)，必須利用AI和機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)盡可能解決問(wèn)題，提高運(yùn)維效能。
但這些挑戰(zhàn)是李飛飛加入阿里之前就能想到的。作為橫跨了學(xué)術(shù)界、科研界、工業(yè)界的“全能型”技術(shù)人，他深刻洞悉了他在企業(yè)和學(xué)術(shù)圈的不同：
“企業(yè)界更多從應(yīng)用需求出發(fā)，先解決問(wèn)題再看怎么繼續(xù)跑，類似5+5不知道怎么計(jì)算的時(shí)候就全部拆成1，用工程化的思維去解決問(wèn)題；而學(xué)術(shù)界和科研界會(huì)關(guān)注一些單點(diǎn)核心技術(shù)的突破和優(yōu)化，甚至進(jìn)行前沿布局，但離集成到商業(yè)系統(tǒng)有一段路程。”在采訪最后階段，談及加入阿里的原因，李飛飛十分直爽地表示，阿里的業(yè)務(wù)場(chǎng)景豐富，是一個(gè)天然的數(shù)據(jù)庫(kù)的圣地，能支持各種業(yè)務(wù)練兵，做最牛的技術(shù)，同時(shí)又能商業(yè)化產(chǎn)業(yè)化。另外，他坦言，阿里互聯(lián)網(wǎng)化程度高，開放式、有合力，他在美國(guó)待那么多年，比較適應(yīng)這種文化。選擇加入阿里是個(gè)很自然的過(guò)程。
現(xiàn)在，全球數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，傳統(tǒng)廠商實(shí)力強(qiáng)大，李飛飛還將帶領(lǐng)阿里云數(shù)據(jù)庫(kù)和達(dá)摩院數(shù)據(jù)庫(kù)與存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，繼續(xù)走向更深更遠(yuǎn)處。
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